[发明专利]一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：获取仪表标准模板图像和待读数仪表图像；

步骤S2：使用匹配算法将待读数仪表图像与仪表标准模板图像进行匹配，得到校正待读数仪表图像；

步骤S3：对校正待读数仪表图像进行去噪，对去噪后的校正待读数仪表图像进行阈值分割，得到去除背景的待读数仪表图像，并在去除背景的待读数仪表图像中定位出表盘边界圆所在位置；

步骤S4：对去除背景的待读数仪表图像进行膨胀操作，得到指针图像；

步骤S5：在指针图像中得到针尖坐标(x₁,y₁)和圆心坐标(x₂,y₂)；

步骤S6：根据针尖坐标(x₁,y₁)和圆心坐标(x₂,y₂)得到指针角度位置，根据指针角度位置得到仪表读数。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述步骤S2使用GMS栅格移动统计策略的特征匹配算法将待读数仪表图像与仪表标准模板图像进行匹配，其过程包括：

步骤S21：检测仪表标准模板图像和待读数仪表图像的特征点以及计算描述子；

步骤S22：将仪表标准模板图像的特征点和计算描述子分别与待读数仪表图像的特征点和计算描述子通过BF暴力匹配算法进行匹配；

步骤S23：将仪表标准模板图像和待读数仪表图像分别划分多个网格，保留正确匹配的特征点，计算得到仪表标准模板图像和待读数仪表图像之间的投影矩阵；

步骤S24：根据投影矩阵，得到校正待读数仪表图像。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述正确匹配的特征点为周围正确匹配点个数大于阈值的特征点。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述的步骤S3中对校正待读数仪表图像使用中值滤波进行去噪。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述的步骤S3中使用OTSU阈值分割算法对去噪后的校正待读数仪表图像进行阈值分割。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述的步骤S3中得到去除背景的待读数仪表图像后，使用Canny算子对去除背景的待读数仪表图像进行边缘检测，然后使用霍夫变换算法进行圆检测，得到表盘边界圆，在去除背景的待读数仪表图像中定位表盘边界圆所在位置。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述步骤S5中在指针图像中得到针尖坐标的过程包括：

步骤S51：得到指针位置预测值；

步骤S52：在指针图像的指针位置预测值周围查找指针边缘侧线；

步骤S53：利用边缘侧线，得到针尖坐标。

8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述步骤S6中根据针尖坐标(x₁,y₁)和圆心坐标(x₂,y₂)得到指针角度位置θ的计算公式为：

9.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述步骤S6中根据指针角度位置得到仪表读数N的计算公式如下：

其中，θ为指针角度位置，θ₀为仪表最小角度位置，θ_max为仪表最大角度位置，N₀为仪表读数最小值，N_max为仪表读数最大值。

10.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的指针式仪表读数方法，其特征在于，所述的仪表标准模板图像和待读数仪表图像通过工业相机拍摄。